JP2008175999A - Photomask having protective film deposited on the surface and method of manufacturing the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To deposit a protective film having a continuous smooth edge on the surface of the photomask by preventing mixing of air bubbles or deposition of foreign matter. <P>SOLUTION: The photomask for UV ray exposure has a protective film 12 that transmits UV rays on the surface of a transparent substrate 10a comprising a pattern part 11 that blocks exposure light and a non-pattern part that transmits the exposure light. The pattern edge portion of the pattern part is protected by a continuous smooth protective film by depositing the protective film by a sputtering, a vapor deposition, a physical vapor deposition, a chemical vapor deposition or other dry film forming process. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、フォトマスク及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a photomask and a manufacturing method thereof.

液晶基板の製造には、一般にフォトマスクを使用したフォトリソグラフィーが採用されている。このフォトマスクは石英ガラスなどの透明基板上に、遮光膜でパターンが形成され、紫外線によって露光される。   In the manufacture of a liquid crystal substrate, photolithography using a photomask is generally employed. In this photomask, a pattern is formed with a light-shielding film on a transparent substrate such as quartz glass and exposed to ultraviolet rays.

フォトマスクの表面に形成される遮光膜のパターンの断面を観察すると、エッジが立った状態である。そのため、エッジ部に異物がたまりやすく、かつその異物の除去が難しい。   When the cross section of the pattern of the light shielding film formed on the surface of the photomask is observed, the edge is standing. For this reason, foreign matters are likely to accumulate at the edge portion, and removal of the foreign matters is difficult.

また、遮光膜のパターンが導電体で形成されている場合には、絶縁体の透明基板が帯電すると絶縁破壊を起こす危険性がある。しかも、このような問題は上述したパターンのエッジが立っているほど顕著になる。   Further, when the light shielding film pattern is formed of a conductor, there is a risk of causing dielectric breakdown when the transparent substrate of the insulator is charged. Moreover, such a problem becomes more prominent as the above-mentioned pattern edge stands.

そこで、これらの問題を解決するために、フォトマスクの表面に、液体状の樹脂を塗布することによって、表面をコーティングするという処理が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。   Therefore, in order to solve these problems, a process of coating the surface of the photomask by applying a liquid resin is performed (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特開平１１−３０５４２０号公報JP-A-11-305420 特開２００２−２７８０４７号公報JP 2002-278047 A

しかしながら、従来の方法では、液体を塗布するため、塗布面に液体内の異物を除去することが必要であり、その異物除去の工程（濾過工程）で樹脂に微小な気泡が混入したり、基板の裏面に液体が回り込んだりするという問題がある。   However, in the conventional method, since the liquid is applied, it is necessary to remove foreign matters in the liquid on the application surface, and in the foreign matter removal process (filtration process), fine bubbles are mixed into the resin, There is a problem that the liquid wraps around the back side.

さらに、液体を塗布する関係上、固化するための工程が必要となる。それは、固化が完了するまでの間、異物の付着を完全に防止しなければならないことを意味する。   Furthermore, a process for solidifying is necessary because of applying the liquid. That means that foreign matter must be completely prevented until solidification is complete.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、フォトマスクの表面に気泡の混入や異物の付着を防止するとともにパターンエッジ部を保護するための連続した滑らかな保護膜を形成することを主たる技術的課題とするものである。   The present invention has been made in view of the above, and mainly aims to form a continuous and smooth protective film for protecting the pattern edge portion while preventing the mixture of bubbles and adhesion of foreign substances on the surface of the photomask. It is a technical issue.

本発明にかかるフォトマスクは、露光光を遮光するパターン部と露光光を透過する非パターン部とで構成された透明基板の表面に保護膜を具備する紫外線露光用フォトマスクであって、前記保護膜はスパッタリング法、蒸着法、物理気相成長法、化学気相成長法その他の乾式の成膜処理法によって堆積されることによって前記パターン部におけるパターンエッジ部が連続した滑らかな前記保護膜によって保護されていることを特徴とする。   The photomask according to the present invention is a photomask for ultraviolet exposure comprising a protective film on the surface of a transparent substrate composed of a pattern portion that blocks exposure light and a non-pattern portion that transmits exposure light. The film is deposited by sputtering, vapor deposition, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or other dry film forming methods, thereby protecting the pattern edge portion in the pattern portion with the smooth protective film. It is characterized by being.

なお、フォトマスクを紫外線により露光する場合、保護膜も膜厚によっては紫外線を一部吸収する場合があるため、透過率を考慮して保護膜の膜厚を適切に選択することが必要である。すなわち、保護膜の膜厚は、表面（特にパターンエッジ部）の保護という観点と、透過率の関係とを総合的に勘案して決定しなければならない。   Note that when the photomask is exposed to ultraviolet rays, the protective film may also partially absorb ultraviolet rays depending on the film thickness, so it is necessary to appropriately select the protective film thickness in consideration of transmittance. . That is, the thickness of the protective film must be determined by comprehensively considering the viewpoint of protecting the surface (particularly, the pattern edge portion) and the relationship of transmittance.

保護膜の材質としては、二酸化ケイ素、酸化錫、インジウム亜鉛酸化物を主成分とする膜が挙げられる。これらはいずれもパターンエッジ部を保護することができると共に、紫外線の透過率が比較的高いからである。   Examples of the material for the protective film include films mainly composed of silicon dioxide, tin oxide, and indium zinc oxide. This is because both of these can protect the pattern edge portion and have a relatively high transmittance of ultraviolet rays.

また、前記保護膜に微量のフッ素を含有させることによって疎水性を持たせることができる。疎水性を持たせた場合は有機溶剤を用いてフォトマスクの洗浄が容易となる。逆に、微量のチタンを含有させることによって親水性を持たせることもできる。親水性を持たせた場合は純水或いは水溶性の薬品を使ったフォトマスクの洗浄が容易となる。なお、チタンの添加量が多いと屈折率が高くなり、フォトマスクの光学特性に影響を及ぼすため、添加量はごく微量であることが好ましい。   Further, the protective film can be made hydrophobic by containing a trace amount of fluorine. When hydrophobicity is imparted, the photomask can be easily cleaned using an organic solvent. On the other hand, hydrophilicity can be imparted by adding a small amount of titanium. When hydrophilicity is imparted, it is easy to clean the photomask using pure water or water-soluble chemicals. Note that when the amount of titanium added is large, the refractive index increases and affects the optical characteristics of the photomask. Therefore, the amount added is preferably very small.

本発明にかかるフォトマスクは、従来の液体状の樹脂の塗布といういわゆる「湿式の成膜処理」を、スパッタリング法、蒸着法、化学気相成長法、物理気相成長法という「乾式の成膜処理」で行うため、膜厚の制御が容易でしかも気泡の混入が抑制される。また、裏面への回り込みといった問題も殆ど問題とならない。   In the photomask according to the present invention, a so-called “wet film formation process” of applying a conventional liquid resin is replaced with a “dry film formation method” of a sputtering method, a vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, and a physical vapor deposition method. Therefore, the film thickness can be easily controlled and air bubbles can be prevented from being mixed. Moreover, the problem of wrapping around the back surface hardly becomes a problem.

本発明にかかるフォトマスクの保護膜は、従来の湿式の成膜処理法による保護膜と比較して、気泡の混入、裏面の汚れ、異物の付着を防止することができる。   The protective film of the photomask according to the present invention can prevent air bubbles from being mixed, dirt on the back surface, and adhesion of foreign substances, as compared with a protective film formed by a conventional wet film forming method.

また、従来の塗布の場合、塗布工程から固化工程にいたる間、重力によって樹脂をフォトマスク基板上に保持するため、必然的に基板表面が鉛直上向きに保持されることになる。このことが、異物の付着確率を一層高めている原因となっていたのに対し、本発明に係る乾式の成膜処理によると、フォトマスク基板の表面を下向きに設置して、保護膜のターゲット或いはソースを下から供給して成膜することができるため、成膜工程中に更なる異物が付着するという問題も生じにくい。   Further, in the case of conventional application, since the resin is held on the photomask substrate by gravity during the period from the application process to the solidification process, the substrate surface is inevitably held vertically upward. This caused a further increase in the probability of adhesion of foreign matter, but according to the dry film forming process according to the present invention, the surface of the photomask substrate was placed downward and the target of the protective film Alternatively, since a film can be formed by supplying a source from below, a problem that further foreign matters adhere during the film forming process hardly occurs.

さらに、このような乾式の成膜処理によると、成膜条件を制御することにより、フッ素或いはチタンを添加することが容易であり、フォトマスクの表面保護膜に疎水性や親水性を付与することが可能となり、洗浄性が高められる。   Further, according to such a dry film forming process, it is easy to add fluorine or titanium by controlling the film forming conditions, and impart hydrophobicity or hydrophilicity to the surface protective film of the photomask. Can be improved, and the cleaning property is improved.

以下、本発明に係るフォトマスクの製造方法の各実施形態について図面を参照して詳述する。   Hereinafter, each embodiment of the manufacturing method of the photomask which concerns on this invention is explained in full detail with reference to drawings.

図１（ａ）は、フォトマスクの平面図を模式的に示している。この図に示すように、透明基板１０の表面にパターン部１１が形成されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。同図において破線で示したＰ部は、パターン部１１のエッジ部（パターンエッジ部）を示している。   FIG. 1A schematically shows a plan view of a photomask. As shown in this figure, a pattern portion 11 is formed on the surface of the transparent substrate 10. FIG.1 (b) has shown the A-A 'arrow directional view in Fig.1 (a). In the drawing, a P portion indicated by a broken line indicates an edge portion (pattern edge portion) of the pattern portion 11.

パターンエッジ部（図１（ｂ）のＰ部）があるとその付近に異物がたまりやすく、また、この部分において絶縁破壊を起こす危険性がある。そこで、パターンエッジ部を滑らかにするために、露光光に対する透過率の高い膜を表面保護膜として設けるのであるが、従来は液体状の樹脂を塗布、乾燥することで形成していたことは上述のとおりである。   If there is a pattern edge portion (P portion in FIG. 1B), foreign matter tends to collect in the vicinity, and there is a risk of causing dielectric breakdown in this portion. Therefore, in order to smooth the pattern edge portion, a film having a high transmittance with respect to exposure light is provided as a surface protective film. However, it has been described above that it has been formed by applying and drying a liquid resin. It is as follows.

本発明にかかるフォトマスクの製造方法は、保護膜の形成方法として「乾式の成膜処理」、例えばスパッタリング法を用いることを特徴とする。   The method for producing a photomask according to the present invention is characterized by using a “dry film formation process”, for example, a sputtering method, as a method for forming a protective film.

（第１の実施形態）
図２（ａ）は、洗浄済みのフォトマスクをスパッタリング装置に設置し、スパッタリング法によって表面保護膜１２を形成している様子を示している。（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。細長いスリットからスパッタリング膜を成膜しながら基板をＸの方向に移動させ、保護膜を形成している。実験では、ターゲット材として二酸化ケイ素を用いたが、他の材料でもよい。この方法は、スパッタリング装置の成膜範囲に対してフォトマスク基板が大きい場合でも成膜コストを抑えることができる。 (First embodiment)
FIG. 2A shows a state in which a cleaned photomask is placed in a sputtering apparatus and the surface protective film 12 is formed by a sputtering method. (B) has shown the AA 'line arrow directional view in Fig.2 (a). While forming the sputtering film from the elongated slit, the substrate is moved in the X direction to form a protective film. In the experiment, silicon dioxide was used as the target material, but other materials may be used. This method can suppress the film formation cost even when the photomask substrate is large relative to the film formation range of the sputtering apparatus.

もっとも、タクトを要求する場合には、大型のスパッタリング装置を用いてフォトマスク全面を一度に成膜する方がよい場合もある。   However, when tact is required, it may be better to form a film on the entire photomask at once using a large sputtering apparatus.

図３（ａ）は、表面保護膜の成膜が終了したフォトマスクの平面図を模式的に示している。この図に示すように、透明基板１０の表面にパターン部１１が形成され、その表面を表面保護膜１２が覆っている。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。同図において破線で示したＱ部は、パターン部１１のエッジ部が表面保護膜１２によって滑らかに覆われた様子を示している。   FIG. 3A schematically shows a plan view of a photomask after the formation of the surface protective film. As shown in this figure, the pattern part 11 is formed on the surface of the transparent substrate 10, and the surface protective film 12 covers the surface. FIG. 3B is a view taken along the line A-A ′ in FIG. A Q portion indicated by a broken line in the figure shows a state in which the edge portion of the pattern portion 11 is smoothly covered with the surface protective film 12.

本発明にかかるフォトマスクは、気泡の混入、異物の付着、裏面の汚れといった従来の塗布法による問題が解消され、被洗浄性と耐薬品性に優れている。   The photomask according to the present invention is free from problems caused by conventional coating methods such as air bubbles, adhesion of foreign substances, and dirt on the back surface, and is excellent in cleanability and chemical resistance.

（第２の実施形態）
スパッタリング法により保護膜を形成する場合、ターゲット材料や成膜時のガスの条件により、種々の材料を混入させることができる。二酸化ケイ素を成膜する際に、成膜ガスにフッ素を混入させることで堆積される二酸化ケイ素に微量のフッ素を含有させることも可能である。そうすると、保護膜に含まれる微量のフッ素によって疎水性を持たせることができる。この場合、有機溶剤を用いたフォトマスク洗浄が容易となる。 (Second Embodiment)
In the case of forming a protective film by a sputtering method, various materials can be mixed depending on the target material and gas conditions during film formation. When silicon dioxide is formed into a film, it is possible to add a trace amount of fluorine to silicon dioxide deposited by mixing fluorine into the film forming gas. If it does so, hydrophobicity can be given with the trace amount fluorine contained in a protective film. In this case, photomask cleaning using an organic solvent becomes easy.

（第３の実施形態）
二酸化ケイ素を第１のターゲット材料として高周波スパッタリング法により、基板表面に二酸化ケイ素膜を成膜する。続けて同一チャンバー内で、第2のターゲット材料として酸化チタンを使用し、二酸化ケイ素膜の上に酸化チタン膜を、高周波スパッタリング法により成膜する。これにより連続して滑らかなエッジを有する保護膜がパターン上に積層されることとなる。 (Third embodiment)
A silicon dioxide film is formed on the substrate surface by high frequency sputtering using silicon dioxide as the first target material. Subsequently, in the same chamber, titanium oxide is used as the second target material, and a titanium oxide film is formed on the silicon dioxide film by high-frequency sputtering. Thus, a protective film having continuous smooth edges is laminated on the pattern.

また、この場合の二酸化ケイ素膜は透過率が良好であるため、透過率制御への影響が極めて少ない。   Moreover, since the silicon dioxide film in this case has a good transmittance, the influence on the transmittance control is extremely small.

このようにして、クロムパターン上に二酸化ケイ素膜、及びその表面に酸化チタン膜を積層し作成したフォトマスクは、表面親水性が高くなりマスクパターン上に堆積し欠陥要因となる塵を取り除く洗浄工程での洗浄耐性及び耐薬品性を向上させることができる。   In this way, the photomask created by laminating the silicon dioxide film on the chrome pattern and the titanium oxide film on the surface thereof has a high surface hydrophilicity and is deposited on the mask pattern to remove dust that causes defects. The cleaning resistance and chemical resistance can be improved.

なお、高周波スパッタリング法以外の成膜法であっても、前記実施形態の実現は可能であり、同様の効果を得ることができる。   It should be noted that the embodiment can be realized even by a film forming method other than the high-frequency sputtering method, and the same effect can be obtained.

（その他の実施形態）
スパッタリング法に代わる他の乾式の成膜処理法としては、蒸着法、物理気相成長法、化学気相成長法などが該当する。成膜する材料としては、二酸化ケイ素、酸化錫、インジウム亜鉛酸化物を主成分とする膜が具体例としてあげられる。これらの膜はいずれも露光光（通常、紫外線が用いられる）に対して透過率が高いためである。 (Other embodiments)
Other dry film forming treatment methods that replace the sputtering method include vapor deposition, physical vapor deposition, and chemical vapor deposition. Specific examples of the material for forming the film include a film mainly composed of silicon dioxide, tin oxide, and indium zinc oxide. This is because these films all have high transmittance with respect to exposure light (usually ultraviolet rays are used).

スパッタリング法などの乾式の成膜処理方法によると、シングルチャンバーで表面保護膜の形成処理工程が完了するため、保護膜形成時の異物付着の危険性が小さい。また、これらの成膜処理方法によると、成膜時には、フォトマスクを下向きに設置して下面側から成膜することが可能であるため、従来の塗布法よりも異物の付着を一層抑えることができる。また、気泡の混入や基板裏面への回り込みも殆どない。   According to a dry film forming method such as a sputtering method, the surface protective film forming process is completed in a single chamber, so that the risk of foreign matter adhesion when forming the protective film is small. In addition, according to these film forming methods, it is possible to form a film from the lower surface side by placing a photomask downward during film formation, so that it is possible to further suppress the adhesion of foreign matters than conventional coating methods. it can. In addition, there is almost no air bubble mixing or wrapping around the back of the substrate.

なお、一旦成膜した保護膜を剥離する必要がある場合は、フッ酸その他の剥離液を使用すればよい。   In addition, when it is necessary to peel off the protective film once formed, hydrofluoric acid or other stripping solution may be used.

本発明にかかる表面に保護膜を形成したフォトマスクは、気泡が全く含まれず、成膜中に異物が付着したり、裏面が汚れるといった問題を生じることがなく、また、エッジが立ったパターン部が滑らかな保護膜によって覆われるため、絶縁破壊の問題も生じにくい。従って、従来よりも高品質の表面保護膜を形成したフォトマスク及びその製造方法を提供する技術として、その産業上の利用可能性は極めて大きい。   The photomask having a protective film formed on the front surface according to the present invention does not contain bubbles at all, and does not cause problems such as adhesion of foreign matters during the film formation and contamination of the back surface. Is covered with a smooth protective film, so that the problem of dielectric breakdown hardly occurs. Therefore, the industrial applicability as a technique for providing a photomask having a surface protective film with a higher quality than the conventional one and a manufacturing method thereof is extremely large.

（ａ）は、フォトマスクの平面図を模式的に示している。（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。(A) has shown the top view of the photomask typically. (B) has shown the A-A 'arrow directional view in Fig.1 (a). （ａ）は、洗浄済みのフォトマスクをスパッタリング装置に設置し、スパッタリング法によって表面保護膜１２を形成している様子を示している。（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。(A) shows a state in which a cleaned photomask is placed in a sputtering apparatus and the surface protective film 12 is formed by a sputtering method. (B) has shown the A-A 'arrow directional view in Fig.2 (a). （ａ）は、表面保護膜の成膜が終了したフォトマスクの平面図を模式的に示している。この図に示すように、透明基板１０の表面にパターン部１１が形成され、その表面を表面保護膜１２が覆っている。（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視図を示している。(A) has shown typically the top view of the photomask in which film-forming of the surface protective film was complete | finished. As shown in this figure, the pattern part 11 is formed on the surface of the transparent substrate 10, and the surface protective film 12 covers the surface. (B) has shown the A-A 'arrow directional view in (a).

符号の説明Explanation of symbols

１０ 透明基板
１１ パターン部
１２ 表面保護膜
Ｐ エッジ部
Ｑ 表面保護膜により滑らかに覆われたエッジ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transparent substrate 11 Pattern part 12 Surface protective film P Edge part Q Edge part smoothly covered with the surface protective film

Claims (5)

露光光を遮光するパターン部と露光光を透過する非パターン部とで構成された透明基板の表面に保護膜を具備する紫外線露光用フォトマスクであって、前記保護膜はスパッタリング法、蒸着法、物理気相成長法、化学気相成長法その他の乾式の成膜処理法によって堆積されることによって前記パターン部におけるパターンエッジ部が連続した滑らかな保護膜によって保護されていることを特徴とする紫外線露光用のフォトマスク。 A photomask for ultraviolet exposure comprising a protective film on the surface of a transparent substrate composed of a pattern part that blocks exposure light and a non-pattern part that transmits exposure light, wherein the protective film is formed by sputtering, vapor deposition, Ultraviolet rays characterized in that the pattern edge portion in the pattern portion is protected by a continuous and smooth protective film by being deposited by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or other dry film forming methods Photomask for exposure. 前記保護膜の材質は、二酸化ケイ素、酸化錫、インジウム亜鉛酸化物のいずれか１つを主成分とすることを特徴とする請求項１記載のフォトマスク。 2. The photomask according to claim 1, wherein a material of the protective film is one of silicon dioxide, tin oxide, and indium zinc oxide as a main component. 前記保護膜は、微量のフッ素を含有することを特徴とする請求項２記載のフォトマスク。 The photomask according to claim 2, wherein the protective film contains a trace amount of fluorine. 前記保護膜は、微量のチタンを含有することを特徴とする請求項２記載のフォトマスク。 The photomask according to claim 2, wherein the protective film contains a small amount of titanium. 透明基板の表面にパターン部が形成されたフォトマスクの表面に前記パターン部のエッジ部を保護するための保護膜を形成する方法であって、
前記保護膜の成膜方法が、スパッタリング法、蒸着法、物理気相成長法、化学気相成長法その他の乾式の成膜処理法によって紫外線を透過する保護膜を堆積することを特徴とする紫外線露光用のフォトマスクの製造方法。 A method of forming a protective film for protecting an edge portion of the pattern portion on the surface of a photomask having a pattern portion formed on the surface of a transparent substrate,
The method for forming the protective film includes depositing a protective film that transmits ultraviolet rays by a sputtering method, a vapor deposition method, a physical vapor deposition method, a chemical vapor deposition method, or other dry film forming methods. A method for producing a photomask for exposure.

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